JPH0465035B2 - - Google Patents
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- JPH0465035B2 JPH0465035B2 JP60038595A JP3859585A JPH0465035B2 JP H0465035 B2 JPH0465035 B2 JP H0465035B2 JP 60038595 A JP60038595 A JP 60038595A JP 3859585 A JP3859585 A JP 3859585A JP H0465035 B2 JPH0465035 B2 JP H0465035B2
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は、周期律表第b族元素及び第b族
元素からなる無機化合物(以下「−族化合
物」という。)の単結晶の成長方法に関する。
元素からなる無機化合物(以下「−族化合
物」という。)の単結晶の成長方法に関する。
「従来の技術」
ひ化ガリウム(GaAs)、リン化ガリウム
(GaP)、リン化インジウム(InP)等の−族
化合物の単結晶は、発光ダイオード、電界効果ト
ランジスター(FET)、集積回路(IC)等の素材
として多く用いられている。
(GaP)、リン化インジウム(InP)等の−族
化合物の単結晶は、発光ダイオード、電界効果ト
ランジスター(FET)、集積回路(IC)等の素材
として多く用いられている。
これらの単結晶は、ボート成長方法又は液体封
止チヨクラルスキー法(Liquid−Encapsulated
Czochralski法、以下「LEC法」という。)によ
り製造されるが、特に、LEC法は、得られた単
結晶の断面が円形であること、Si等の不純物の混
入が少なく高純度の単結晶が得られること等の利
点を有しているので、IC、FET用の−族化
合物単結晶の成長方法として、広く採用されてい
る。[今井哲二等編著(株)工業調査会発行「化合物
半導体デバイス」[1]p115〜120]。
止チヨクラルスキー法(Liquid−Encapsulated
Czochralski法、以下「LEC法」という。)によ
り製造されるが、特に、LEC法は、得られた単
結晶の断面が円形であること、Si等の不純物の混
入が少なく高純度の単結晶が得られること等の利
点を有しているので、IC、FET用の−族化
合物単結晶の成長方法として、広く採用されてい
る。[今井哲二等編著(株)工業調査会発行「化合物
半導体デバイス」[1]p115〜120]。
LEC法では、耐圧容器内に設置されたルツボ
に、−族化合物の多結晶またはこれを生成す
べき当量の第b族元素及び第b族元素、なら
びにこれよりも低融点の液体封止材(通常は
B2O3)を収容し、当該−族化合物の融点以
上に加熱して、−族化合物の融液および液体
封止材を形成する。この場合、液体封止材として
は、通常−族化合物の融液よりも比重が小さ
く、相溶性のないものが選ばれるので、これが上
記−族族化合物の融液の表面を覆つて、直接
耐圧容器内の雰囲気との接触を遮断する。その結
果、耐圧容器の内部は、不活性ガスにより高圧に
保持され、蒸気圧の高いAs、P等の第b族元
素の逃散が防止できる。
に、−族化合物の多結晶またはこれを生成す
べき当量の第b族元素及び第b族元素、なら
びにこれよりも低融点の液体封止材(通常は
B2O3)を収容し、当該−族化合物の融点以
上に加熱して、−族化合物の融液および液体
封止材を形成する。この場合、液体封止材として
は、通常−族化合物の融液よりも比重が小さ
く、相溶性のないものが選ばれるので、これが上
記−族族化合物の融液の表面を覆つて、直接
耐圧容器内の雰囲気との接触を遮断する。その結
果、耐圧容器の内部は、不活性ガスにより高圧に
保持され、蒸気圧の高いAs、P等の第b族元
素の逃散が防止できる。
従来、この目的の不活性ガスとしては、窒素ま
たはアルゴンを、単独で用いるのが一般的であつ
た。
たはアルゴンを、単独で用いるのが一般的であつ
た。
「発明が解決しようとする問題点」
しかしながら、耐圧容器は水冷されており、そ
の内壁の温度は、通常は200℃以下である。一方、
ルツボ付近は、−族化合物の融点付近の温
度、すなわち1200〜1500℃である。従つて耐圧容
器内部の温度勾配は非常に大きく、特に液体封止
材中の温度勾配は、数十〜数百℃/cmにも達す
る。その結果、耐圧容器内に、不活性ガスの激し
い対流が生じて、耐圧容器内の温度勾配は乱れ、
その不均一性が著しくなり、成長させた単結晶に
は熱歪を残留させ、これが単結晶中に転位等の結
晶欠陥を生じる原因となつていた。
の内壁の温度は、通常は200℃以下である。一方、
ルツボ付近は、−族化合物の融点付近の温
度、すなわち1200〜1500℃である。従つて耐圧容
器内部の温度勾配は非常に大きく、特に液体封止
材中の温度勾配は、数十〜数百℃/cmにも達す
る。その結果、耐圧容器内に、不活性ガスの激し
い対流が生じて、耐圧容器内の温度勾配は乱れ、
その不均一性が著しくなり、成長させた単結晶に
は熱歪を残留させ、これが単結晶中に転位等の結
晶欠陥を生じる原因となつていた。
この欠陥を除去するため、従来は、ルツボの周
囲に、ヒート・シールドと称される保温部材を設
置し、その形状及び位置を変化させて、耐圧容器
内の熱環境を調節していた。しかしながら、好適
なヒート・シールドの設計は、長期間の試行錯誤
を要し、かつ、ヒート・シールドの形状によつて
は、成長した単結晶の取り出しも困難であつた。
囲に、ヒート・シールドと称される保温部材を設
置し、その形状及び位置を変化させて、耐圧容器
内の熱環境を調節していた。しかしながら、好適
なヒート・シールドの設計は、長期間の試行錯誤
を要し、かつ、ヒート・シールドの形状によつて
は、成長した単結晶の取り出しも困難であつた。
本発明者等は、かかる問題点を解決することを
目的として、鋭意研究を重ねた結果、雰囲気とし
て、2種の不活性ガスを混合して用いることによ
つて、耐圧容器内の熱環境を調節し、その結果結
晶欠陥の少ない−族化合物の単結晶を、
LEC法によつて成長させることができることを
見出して、本発明に到達したものである。
目的として、鋭意研究を重ねた結果、雰囲気とし
て、2種の不活性ガスを混合して用いることによ
つて、耐圧容器内の熱環境を調節し、その結果結
晶欠陥の少ない−族化合物の単結晶を、
LEC法によつて成長させることができることを
見出して、本発明に到達したものである。
「問題点を解決するための手段」
本発明の上記の目的は、−族化合物単結晶
をLEC法によつて成長させる方法において、耐
圧容器内の雰囲気を、窒素20〜90%及びアルゴン
80〜10%からなる混合気体とすることによつて達
せられる。
をLEC法によつて成長させる方法において、耐
圧容器内の雰囲気を、窒素20〜90%及びアルゴン
80〜10%からなる混合気体とすることによつて達
せられる。
本発明方法によつて、単結晶成長を行う−
族化合物としては、通常GaP、GaAs、InP等が
用いられる。また、LEC法による単結晶成長装
置としては、特に制限はなく、通常用いられてい
るものでよい。
族化合物としては、通常GaP、GaAs、InP等が
用いられる。また、LEC法による単結晶成長装
置としては、特に制限はなく、通常用いられてい
るものでよい。
雰囲気として用いられる混合ガスとしては、窒
素20〜90%及びアルゴン80〜10%、好ましくは、
窒素40〜70%及びアルゴン60〜30%からなる混合
ガスが適当である。窒素の含量が90%を超える
と、結晶欠陥が減少せず、20%未満では、同様に
結晶欠陥が減少しないばかりでなく第b族元素
の逃散が激きくなるので、ともに好ましくない。
なお、ここに言う混合比率とは、窒素及びアルゴ
ンの耐圧容器への充填圧の比率を、百分率で表示
したものである。耐圧器内の圧力としては、GaP
の場合は60〜70Kg/cm2、GaAsの場合は10〜60
Kg/cm2、またInPの場合は30〜50Kg/cm2がそれぞ
れ一般的である。
素20〜90%及びアルゴン80〜10%、好ましくは、
窒素40〜70%及びアルゴン60〜30%からなる混合
ガスが適当である。窒素の含量が90%を超える
と、結晶欠陥が減少せず、20%未満では、同様に
結晶欠陥が減少しないばかりでなく第b族元素
の逃散が激きくなるので、ともに好ましくない。
なお、ここに言う混合比率とは、窒素及びアルゴ
ンの耐圧容器への充填圧の比率を、百分率で表示
したものである。耐圧器内の圧力としては、GaP
の場合は60〜70Kg/cm2、GaAsの場合は10〜60
Kg/cm2、またInPの場合は30〜50Kg/cm2がそれぞ
れ一般的である。
その他の単結晶の成長条件は、通常のLEC法
の条件でよい。
の条件でよい。
「発明の効果」
本発明方法によると、従来法の如く、ヒート・
シールドの形状を変化させることなく、単に窒素
及びアルゴンの混合比率を調節することによつ
て、耐圧容器内の熱環境を調節し、結晶欠陥の少
ない−族化合物の単結晶を成長させることが
できるので、産業上の利用価値は大である。
シールドの形状を変化させることなく、単に窒素
及びアルゴンの混合比率を調節することによつ
て、耐圧容器内の熱環境を調節し、結晶欠陥の少
ない−族化合物の単結晶を成長させることが
できるので、産業上の利用価値は大である。
「実施例」
実施例及び比較例に基づいて、本発明を、具体
的に説明する。
的に説明する。
以下の実施例及び比較例において、LEC装置
としては、英国メタルサーチ社製「MSR−6R」
型を用いた。
としては、英国メタルサーチ社製「MSR−6R」
型を用いた。
また、転位密度は、75℃の弗化水素1、濃硫酸
2及び30%過酸化水素1からなるエツチング液中
に測定試料を3分間浸漬した後、顕微鏡により測
定したエツチ・ピツト密度(EPD)により表示
した。
2及び30%過酸化水素1からなるエツチング液中
に測定試料を3分間浸漬した後、顕微鏡により測
定したエツチ・ピツト密度(EPD)により表示
した。
実施例
石英ルツボ(直径10cm)内に、多結晶GaP700
g、B2O3150gを仕込み、耐圧容器に装入した。
耐圧容器内を、真空ポンプによつて、真空にした
後窒素を圧力が10Kg/cm2になるまで注入した。続
いて、合計圧力が20Kg/cm2となるまでアルゴンを
注入した。
g、B2O3150gを仕込み、耐圧容器に装入した。
耐圧容器内を、真空ポンプによつて、真空にした
後窒素を圧力が10Kg/cm2になるまで注入した。続
いて、合計圧力が20Kg/cm2となるまでアルゴンを
注入した。
次に、ルツボを取り囲むように設置した、ワイ
ングラス型のグラフアイト製ヒーターを加熱し
て、ルツボ内のGaP及びB2O3を融解した。耐圧
容器内の圧力は、60Kg/cm2に調整した。
ングラス型のグラフアイト製ヒーターを加熱し
て、ルツボ内のGaP及びB2O3を融解した。耐圧
容器内の圧力は、60Kg/cm2に調整した。
続いて、ルツボ及び種結晶を、相互に逆方向に
回転させながら、種結晶をGaP融液に接触させ
て、GaP単結晶を<100>方向に引き上げた。
回転させながら、種結晶をGaP融液に接触させ
て、GaP単結晶を<100>方向に引き上げた。
得られた単結晶は、直径50mm、長さ75mmであつ
た。EPDは、フロント部分で8×103cm-3、テイ
ル部分で2.5×104cm-3であつた。
た。EPDは、フロント部分で8×103cm-3、テイ
ル部分で2.5×104cm-3であつた。
比較例 1
雰囲気ガスとして窒素のみを用い、他の条件は
実施例と同様にして、GaP単結晶を成長させた。
得られたGaP単結晶は、直径49mm、長さ70mmであ
つた。
実施例と同様にして、GaP単結晶を成長させた。
得られたGaP単結晶は、直径49mm、長さ70mmであ
つた。
EPDは、フロント部分で3.9×104cm-2、テイル
部分で12.5×104cm-2であつた。
部分で12.5×104cm-2であつた。
比較例 2
雰囲気ガスとしてアルゴンのみを用い、他の条
件は実施例と同様にして、GaP単結晶を成長させ
た。得られたGaP単結晶は、Pの逃散が激しく、
表面に多数の凹凸を生じており、その断面は円形
とならず、不定形であつた。その結果、スライシ
ングの際破壊し、ウエハが得られなかつた。
件は実施例と同様にして、GaP単結晶を成長させ
た。得られたGaP単結晶は、Pの逃散が激しく、
表面に多数の凹凸を生じており、その断面は円形
とならず、不定形であつた。その結果、スライシ
ングの際破壊し、ウエハが得られなかつた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 周期律表第b族元素及び第b族元素から
なる無機化合物の単結晶を、液体封止チヨクラル
スキー法によつて成長させる方法において、耐圧
容器内の雰囲気を、窒素20〜90%及びアルゴン80
〜10%からなる混合気体とすることを特徴とする
方法。 2 周期律表第b族元素及び第b族元素から
なる無機化合物が、リン化ガリウムである特許請
求の範囲第1項記載の方法。 3 周期律表第b族元素及び第b族元素から
なる無機化合物が、ひ化ガリウムである特許請求
の範囲第1項記載の方法。 4 周期律表第b族元素及び第b族元素から
なる無機化合物が、リン化インジウムである特許
請求の範囲第1項記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3859585A JPS61197499A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 無機化合物単結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3859585A JPS61197499A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 無機化合物単結晶の成長方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61197499A JPS61197499A (ja) | 1986-09-01 |
JPH0465035B2 true JPH0465035B2 (ja) | 1992-10-16 |
Family
ID=12529641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3859585A Granted JPS61197499A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 無機化合物単結晶の成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61197499A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61201696A (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
JPH01239089A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-09-25 | Toshiba Corp | 化合物半導体単結晶の製造方法及び製造装置 |
JPH0259489A (ja) * | 1988-08-25 | 1990-02-28 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57156396A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Pulling up of single crystal at high pressure |
-
1985
- 1985-02-27 JP JP3859585A patent/JPS61197499A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57156396A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Pulling up of single crystal at high pressure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61197499A (ja) | 1986-09-01 |
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